如今的游戲畫質(zhì)越做越精美，而同時(shí)對GPU/CPU的需求也相應(yīng)拔高。不少同學(xué)應(yīng)該深有感觸，幾年前購買的電腦在更新固態(tài)硬盤和內(nèi)存條后好似滿血復(fù)活了，可是一旦運(yùn)行當(dāng)下的游戲，立馬就被PPT般的幀數(shù)打回原形。

游戲廠商往往和硬件廠商緊密合作，熱門大作采用最新的畫面技術(shù)和引擎，想要獲得流暢高清的游戲體驗(yàn)？加錢吧。

不過近幾年來自顯卡危機(jī)（孤島危機(jī)戲稱）之后，好像再?zèng)]有出現(xiàn)類似的“顯卡殺手”級別游戲。孤島危機(jī)給3A大作全局光照效果，增強(qiáng)顯示效果的同時(shí)也大大增加了計(jì)算量。

下一個(gè)革命性的游戲畫質(zhì)增長點(diǎn)在哪呢？那當(dāng)然是光線追蹤了。

去年我們對于Nvida的一系列布局有過跟進(jìn)介紹 (Nvidia 新論文解決光線追蹤、路徑追蹤問題)，當(dāng)時(shí)還有些奇怪，N廠作為硬件廠商怎么做起了光線追蹤？

如今他們的目的可以說是昭然若揭——用光線追蹤榨干用戶們的顯卡性能，以便推銷自家下一代顯卡設(shè)備。

最近，來自烏克蘭的游戲公司4AGAMES表示，他們的新款游戲《地鐵：逃離》將會(huì)成為第一款使用RTX光線追蹤技術(shù)的游戲。而這個(gè)RTX光線追蹤技術(shù)，就是Nvidia前段時(shí)間在GDC2018上推出的，號稱可以利用光線追蹤模擬更完美的光照質(zhì)感，秒殺傳統(tǒng)的光柵渲染的一項(xiàng)技術(shù)。

對游戲史有所了解的同學(xué)應(yīng)該還記得，《地鐵2003》曾經(jīng)也是一款顯卡殺手級別的游戲，如今它的續(xù)作又要讓廣大玩家的顯卡瑟瑟發(fā)抖了。不出意外，一大批游戲廠商也將會(huì)把光線追蹤加入進(jìn)自家3A大作，提高畫質(zhì)效果。

這讓一眾游戲廠商趨之若鶩的RTX光線追蹤，到底神奇在何處呢？

RTX光線追蹤

在去年關(guān)于英偉達(dá)的光線追蹤文章中我們有過大致的介紹，當(dāng)下以及以前的主流渲染方式采用的是光柵化渲染，也就是通過先計(jì)算多邊形或者三角形的頂點(diǎn)的坐標(biāo)變換，然后再這些多邊形內(nèi)進(jìn)行紋理填充。

這種辦法的計(jì)算量小，但是成像效果不理想，尤其是在渲染倒影、陰影等細(xì)節(jié)的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)明顯的失真，也不容易實(shí)現(xiàn)全局光照。

因此我們提出了光線追蹤法。

光線追蹤直接模擬穿過虛擬環(huán)境的光線， 創(chuàng)建代表從環(huán)境到相機(jī)的光路反向的光線。射線與場景相交，確定射線擊中哪個(gè)物體，如果有的話。材質(zhì)著色器或環(huán)境著色器計(jì)算照明值沿著光線的路徑。最后，產(chǎn)生的光照值被寫入幀緩沖器。

這樣一來，雖然顯示效果是上去了，但是運(yùn)算量也太龐大了點(diǎn)，不適合作為實(shí)時(shí)渲染使用。

實(shí)時(shí)光線追蹤的概念并不復(fù)雜，但是計(jì)算量大。理論上講，光線追蹤包括投射場景中每個(gè)光源的光線，產(chǎn)生（通常是隨機(jī)的）光線，并在它們碰撞時(shí)跟隨它們并在表面上反射。在每個(gè)表面上，光線的特性都與其碰觸的材料的特性以及它相交的角度相結(jié)合。可以模擬反射光線的多條射線來追蹤可能采用不同顏色從而反射出物體的光線。追蹤過程一直持續(xù)到光線離開場景。

為了解決計(jì)算量和耗時(shí)問題，我們必須得做出簡化。

首先，我們需要將場景中的所有對象的著色器加載到GPU的內(nèi)存中，并在需要計(jì)算交叉點(diǎn)的時(shí)準(zhǔn)備好。

另外，Nvidia還推出了一個(gè)新的降噪模塊。去噪在光線追蹤中非常重要，因?yàn)槲覀冎荒軓南鄼C(jī)中的每個(gè)像素投射有限數(shù)量的光線。所以除非讓射線追蹤器長時(shí)間運(yùn)行來填補(bǔ)現(xiàn)場，否則你會(huì)看到許多令人不快“噪音”。降低噪音，就可以提高質(zhì)量輸出的速度。

RTX還具有加速對象功能，例如，通過一些光線追蹤器緩存在交叉點(diǎn)，進(jìn)行簡單的變換，并且預(yù)測他們將在下一幀出現(xiàn)的位置。

近日，NVIDIA表示正在為Vulkan開發(fā)光線追蹤API。

Nvidia正在通過擴(kuò)大VK_NV_raytracing這個(gè)開放圖形API來推廣他們的RTX技術(shù)，他們向Khronos集團(tuán)提供了其方法，旨在標(biāo)準(zhǔn)化Vulkan內(nèi)的實(shí)時(shí)光線追蹤技術(shù)。